水文地质学-地下水运动规律

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1、水文地质学地下水运动规律地下水的运动特点。地下水运动的基本规律——达西定律。地下水取水构筑物的基本类型。地下水流向潜水完整井的计算公式——裘布依公式。地下水流向承压水完整井的计算公式。裘布依公式的讨论。裘布依型单井稳定流公式的适用范围。地下水流向井的非稳定流理论——泰斯公式。地下水的运动特点曲折、复杂的渗流通道。迟缓的流速。一般为紊流，很少出现层流。绝大多数为非稳定流运动，极少数为稳定流运动。天然条件下，一般均呈缓变流动，有时为非缓变流动。空袭中实际水流方向和水流通道等效平均直线水流方向和水流通道有3页没用，跳过吧有3页没用，跳过吧有3页没用，跳过吧有3页没用，跳过吧有3页没

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3、运动。非稳定流运动－渗流场中地下水运动要素随时间而变化的运动。缓变流动－流线弯曲度很小而近似直线、相邻流线间夹角很小而近似平行、各过水断面近似平面、同一过水断面上各点水头近似相等的地下水流动。地下水运动属于三维问题，通过缓变流动假设，将使研究地下水运动规律的三维问题简化为二维问题。渗流－地下水在曲折、复杂的通道中缓慢流动。过水断面－渗流通过的含水层横断面，垂直于流线方向。过水断面流线过水断面流线缓变流动地下水渗透受控于水位差地下水渗流随地形变化旱季潜水面雨季潜水面平均潜水面潜水面随地形和季节变化一般情况下，地下水在地层空隙中运移速度极其缓慢，因而特称为渗透或渗流。地下水的渗透

4、受控于含水层的产状、水力坡度【水位差】、空隙度、透水性、空隙大小、地温等多种因素。地层的孔隙度与岩土的颗粒形状、堆积程度、分选性有关。地层的透水性与空隙的连通程度有关。颗粒形状颗粒堆积程度颗粒分选性在研究地下水运动规律时，不可能研究每个实际渗流通道中的水流运动，而是研究等效平均直线水流通道中的水流运动。也就是说，采用充满整个含水层【包括空隙和岩土颗粒所占据的全部空间】的假想水流，代替仅在空隙中运动的实际水流。空袭中实际水流方向和水流通道等效平均直线水流方向和水流通道等效实际水流假想水流等效实际水流假想水流采用充满整个含水层的假想水流代替仅在空隙中运动的实际水流的前提条件。假想

5、水流通过任一过水断面的流量必需等于实际水流通过同一过水断面的流量。假想水流在任一过水断面上的水头必需等于实际水流在同一过水断面上的水头。假想水流在流动过程中所受的阻力必需等于实际水流在渗流过程中所受的阻力。地下水运动的基本规律————达西定律————Darcy－法国水利工程师，1802。达西定律为水文地质学、地下水动力学、岩体水力学的核心。现代的基坑与隧道降水设计、地下水开采设计、地下水资源管理与评价、水文地质勘察等的绝大多数计算公式，均是基于达西定律推导出来的。达西定律基本假设地层属于多孔介质。地下水在地层中运移表现为渗透或渗流。自然条件下，地下水在地层中运移的阻力较大，因

6、而为层流运动。达西定律计算式。I-水头梯度【物理意义：渗流单位长度的水头损失】。K-渗透系数【物理意义：当水头梯度I＝1时，渗透速度】。H1H2QQ加入水AL砂层达西渗透试验渗出水据达西定律计算的渗透速度V与地下水在地层中的实际流速v之间关系。Q=AV=nAvn为地层的空隙率A为过水断面积V=nv由于n<<1，所以v>>V，即由达西定律计算的渗透速度V远小于地下水在地层中的实际流速v。达西定律假设地层全部由空隙组成。过水断面积为A。Q＝AV。实际地层由土粒和空隙组成。地层的空隙率为n。实际的过水断面积为nA。Q=nAv。等效地下水取水构筑物的基本类型垂直取水构筑物潜水完整井潜

7、水非完整井承压水完整井承压水非完整井水平取水构筑物渗水管渗渠垂直取水构筑物水平取水构筑物地下水流向潜水完整井的计算公式——裘布依公式——裘布依稳定流理论－潜水井在潜水完整井中长时间抽水后，井中动水位和出水量均达到稳定状态，并在井周围形成稳定降水漏斗。H－潜水层厚度。R－降水漏斗半径，即影响半径。s－井中水位下降值。h－抽水稳定后，井中水位。r－井半径。P[x,y]－降水漏斗面上任一观测点。RHyxrshPP[x，y]裘布依公式推导假设简化条件抽水前，含水层天然水力坡度为零。含水层为各向同性的均质体。含水